【习题答案】计网第二章_物理层

2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？

1）解决的问题：

• 尽可能屏蔽掉各种通信设备和传输媒体的差异。
• 给用户(数据链路层)在传输媒体上传送和接受比特流。
• 在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路？？

2）主要特点：

• 由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。

2-03 试给出数据通信系统的模型？说明其主要组成构建的作用？

• 源系统（发送端）
  • 源点：产生要传输的数据。
  • 发送器：也叫调制器，对源点产生的数据进行编码。
• 传输系统（传输网络）
• 目的系统（接收端）
  • 接收器：也叫解调器，接受传输系统发送来的信号，并转换为能够被目的系统设备接受的信息
  • 终点：从接收器获取传送而来的数字比特流，最后把信息输出

2-04 解释以下名词：数据、信号、(模拟数据、模拟信号)、(基带信号、带通信号)、(数字数据、数字信号)、码元、(单工通信、半双工通信、全双工通信)、(串行通信、并行通信)

• 数据：运送消息的载体。（消息如：话音、文字、图像、视频）
• 信号：数据的电气或电磁的表现。
• 模拟信号：代表消息的参数的取值是连续的信号。
• 数字信号：代表消息的参数的取值是离散的信号。
• 基带信号：来自信源的信号，比如计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号。
• 带通信号：经过载波调制后的信号。
• 模拟数据：运送信息的模拟信号
• 数字数据：取值为不连续的数据
• 码元：代表不同离散数值的波形。

---

• 单工通信（单向通信）：只要一个方向的通信，没有反方向的交互。比如无线有线电广播电，电视广播。
• 半双工通信（双向交替通信）：通信双方都可以发送信息，但不能双方同时发送/接收。
• 全双工通信（双向同时通信）：通信双方可以同时发送和接收信息。

---

• 串行通信：串口按位（bit）发送和接收字节的通信方式。
• 并行通信：多比特数据同时通过并行线进行传送。

2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别？

信噪比 = 10 * log10(S/N)
极限信息传输速率 = Wlog2(1+S/N)
W：信道的带宽
S：信道内传送信号的平均功率
N：信道内的高斯噪声功率

• 限制因素：传输速率受信道带宽、信道内传送信号的平均功率、信道内的高斯噪声功率限制。
• 信噪比能否任意提高：
• 香农公式的意义是：只要信息传输效率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错传输。
• “比特/每秒”：信息传输速率的单位。
• “码元/每秒”：调制速率、波形速率的单位。但一码元不一定对应一比特。

2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？

• 信道复用可以通过用户共享信道从而最大限度提高信道的利用效率。
• 频分、时分、统计时分、码分、波分复用。

2-14 试写出下列英文缩写的全文，并做简单的解释。

FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1,OC-48

• FDM：Frequency Division Multiplexing，频分复用
• TDM：Time Division Multiplexing，时分复用
• STDM：Statistic Time Division Multiplexing，统计时分复用
• WDM：Wavelength Division Multiplexing，波分复用
• DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用
• CDMA：Code Division Multiplexing Access，码分多址